3. Охарактеризуйте активный вес шихты и факторы, которые на него влияют

Движению ШМ от колошника к горну противодействуют подъемная сила газового потока, реакция опоры заплечиков, силы трения между кусками шихты и силы трения шихты о стенки печи. Эти силы противодействия значительно уменьшают давление столба шихты. Следовательно, движение шихты в доменной печи находится в зависимости от соотношения сил, действующих на столб шихтовых материалов. Пока равнодействующая сил, направленная сверху вниз, больше равнодействующей сил, направленных снизу вверх, шихта опускается нормально. Соотношение сил, действующих в ДП на горизонте фурм определяется из выражения и называется активным весом шихтыP=H¥шS-(ΔPS+A+Pтpk+Pтрс) , где Р – неуравновешенная часть массы столба шихты, обеспечивающая ее движение – активный вес шихты, кг; H – высота столба ШМ, м;γш – насыпная масса шихты, кг/м3; ΔР – противодавление, или перепад давления газов, кг/м2; S – площадь сечения горна на горизонте фурм, м2; А – реакция опоры заплечиков, кг; Ртр.к – cилы внутреннего или межкускового трения, кг; Ртр. с – силы трения шихты о стенки печи, кг.Реакция опоры заплечиков и силы внутреннего и внешнего трения остаются постоянными. Поэтому уравновешенная часть массы шихты зависит в основном от противодавления газов, образующихся в горне доменной печи. Масса шихты Pш=H*¥ш*S, приходящаяся на единицу сечения печи прямо пропорциональна расстоянию от уровня засыпи. Активный вес шихты, то есть неуравновешенная подъемной силой газового потока часть массы шихты, передаваемая соответственно на стены печи и вниз, на горизонте фурм составляет 6 –10% от массы столба шихты, приходящейся на единицу площади. Движение шихты в ДП может прекратиться, если где-либо по высоте столба шихтовых материалов сила Р станет равной нулю.

4. Поясните испарение влаги, разложение гидратов, выделение легких веществ топлива и разложение карбонатов в дп

Шихта, загружаемая в доменную печь, содержит гигроскопическую влагу (например, в коксе 0,5-5 %), а иногда гидратную влагу. Гигроскопическая влага легко испаряется на колошнике, и для ее удаления не требуется дополнительного тепла, так как температура колошниковых газов выше температуры испарения влаги. Гидратная влага появляется лишь при загрузке в печь железных руд, она находится в соединении с Fе2Оз (в буром железняке) или с Аl2Оз (в каолинитах АI2Оз, 2Si02 . . 2Н2О). Эти соединения разлагаются при 400-1000 0С с поглощением тепла. Однако в связи с тем что в настоящее время сырые руды почти не используются, выделение гидратной влаги заметного влияния на ход плавки не оказывает.

2.2 Разложение карбонатов. Карбонаты (углекислые соединения) могут поступать в доменную печь В виде известняка СаСО3 (иногда он содержит немного СаСО3 МgСО3), с карбонатной железной рудой(FеСО3) и марганцевой рудой (МnСО3). При нагреве карбонаты разлагаются на СО2 и оксид металла с поглощением при этом тепла.

В настоящее время сырье руды в доменные печи почти не загружают; известняк, необходимый для внесения в доменный шлак СаО, вводят в шихту агломерации и лишь в отдельных случаях для повышения основности шлака немного известняка добавляют в печь. Здесь известняк интенсивно разлагается при температурах и выше по реакции:

СаСОз = СаО + СО2 - 178500 Дж.

Помимо затрат тепла на разложение, отрицательным фактором является то, что при температурах более 1000 0С идет реакция СО2 + С = 2СО с поглощением тепла и расходованием углерода кокса.

Применение офлюсованного агломерата (т.е. полученного с добавкой известняка в шихту агломерации) и полное выведение известняка из доменной шихты позволяет экономить кокс. При агломерации процесс разложения известняка обеспечивается сжиганием низкосортного топлива (коксика, антрацитового штыба), а не дорогостоящего дефицитного металлургического кокса

В качестве топлива в современной доменной плавке применяют кокс, мазут, природный и коксовый газы и каменноугольную пыль. Основным видом топлива является кокс. Коксом называется пористое спекшееся вещество, остающееся после удаления из каменного угля летучих веществ при нагревании его до 950-1200 С без доступа воздуха. Это единственный материал, который сохраняет форму куска в доменной печи на всем пути движения от колошника к горну. Благодаря этому обстоятельству обеспечивается прохождение газового потока через слой жидких, полужидких и твердых материалов в доменной печи. В нижней части печи раскаленный кокс образует своеобразную дренажную решетку, через которую в горн стекают жидкие продукты плавки. Высота столба шихты в современной доменной печи достигает 30 м, поэтому кокс, особенно в нижней части печи, воспринимает большие нагрузки. Загружаемый в доменную печь кокс не должен содержать ни мелких кусков, ухудшающих газопроницаемость шихты, ни чрезмерно крупных кусков, которые, как правило, поражены трещинами и легко разрушаются в печи с образованием мелких фракций. Кокс должен быть пористым для обеспечения хорошей горючести в горне печи и обладать высокой теплотой сгорания для получения требуемого количества тепла и необходимой температуры. Теплота сгорания кокса зависит от содержания в нем углерода, которое определяется содержанием золы, вредных примесей и летучих веществ в коксе. Чем выше содержание золы, вредных примесей и летучих веществ в коксе, тем меньше в нем углерода и меньше теплота его сгорания. Кроме того, с увеличением содержания золы и серы в коксе возрастают количество шлака, расход тепла на его расплавление и снижается механическая прочность кокса, а с увеличением содержания серы и фосфора в коксе ухудшается качество чугуна. Повышенное содержание летучих веществ в коксе свидетельствует о незавершенности процесса коксования, что приводит к снижению механической прочности кокса. Чрезмерно низкое содержание летучих в коксе, получающееся при пережоге кокса, также отрицательно сказывается на его качестве. Поэтому кокс должен содержать по возможности меньше золы, серы, фосфора и умеренное количество летучих веществ.